JP7276035B2 - hydrodynamic bearing - Google Patents

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Description

本発明は、動圧軸受に関する。 The present invention relates to a hydrodynamic bearing.

従来、気体軸受として、回転軸の外周側に配置される薄板状のトップフォイルと、トップフォイルの外周側に配置され、トップフォイルを弾性支持するバンプフォイルとを備えるフォイル軸受が知られている(例えば、特許文献1参照)。こうしたフォイル軸受では、回転軸の回転数の上昇に伴って、回転軸とトップフォイルとの間に空気が流入することで、これらの間に空気膜が形成される。フォイル軸受は、上記空気膜によって回転軸をトップフォイルの内周面から浮上させることで回転軸を非接触状態で支持する。トップフォイルは、上記空気膜の動圧によって外周側に押圧される一方、バンプフォイルによって外周側から弾性支持される。このため、回転軸とトップフォイルとの隙間が回転軸の回転数に応じて自動的に調整される。 Conventionally, as a gas bearing, there is known a foil bearing that includes a thin plate-shaped top foil arranged on the outer peripheral side of a rotating shaft and a bump foil arranged on the outer peripheral side of the top foil and elastically supporting the top foil ( For example, see Patent Document 1). In such a foil bearing, as the rotational speed of the rotating shaft increases, air flows between the rotating shaft and the top foil, forming an air film therebetween. The foil bearing supports the rotating shaft in a non-contact state by floating the rotating shaft from the inner peripheral surface of the top foil by the air film. The top foil is pressed toward the outer periphery by the dynamic pressure of the air film, while being elastically supported from the outer periphery by the bump foil. Therefore, the gap between the rotating shaft and the top foil is automatically adjusted according to the rotating speed of the rotating shaft.

特開2015-194252号公報JP 2015-194252 A

ところで、こうしたフォイル軸受において、回転軸を非接触状態で安定して支持するためには、回転軸とトップフォイルとの隙間が適切に維持される必要がある。ところが、回転軸の回転数を高くし過ぎると、上記空気膜の動圧の増大によって、回転軸とトップフォイルとの隙間が大きくなり過ぎることで、回転軸の振れ回りが生じやすくなる。このため、回転軸を安定して支持することのできる回転数の上限値には自ずと限界がある。 By the way, in such a foil bearing, in order to stably support the rotating shaft in a non-contact state, it is necessary to maintain an appropriate gap between the rotating shaft and the top foil. However, if the rotational speed of the rotating shaft is too high, the gap between the rotating shaft and the top foil becomes too large due to the increase in the dynamic pressure of the air film, and whirling of the rotating shaft tends to occur. Therefore, there is naturally a limit to the upper limit of the rotational speed at which the rotating shaft can be stably supported.

本発明の目的は、回転軸を安定して支持することのできる回転数の上限値を高めることのできる動圧軸受を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hydrodynamic bearing capable of increasing the upper limit of the number of revolutions at which a rotating shaft can be stably supported.

上記目的を達成するための動圧軸受は、回転軸の外周側に配置されるトップフォイルと、前記トップフォイルの外周側に配置され、前記トップフォイルを弾性支持するバンプフォイルと、前記バンプフォイルの外周側に配置され、前記バンプフォイルを支持するハウジングと、を備え、前記回転軸の回転に伴って前記回転軸と前記トップフォイルとの隙間に発生する空気膜の動圧によって前記回転軸を支持するものであり、前記トップフォイルには、前記トップフォイルの内外を連通する連通孔、及び前記動圧の増大に応じて開弁することで前記連通孔を開放する弁体を有する弁が設けられている。 A dynamic pressure bearing for achieving the above object comprises: a top foil arranged on the outer peripheral side of a rotating shaft; a bump foil arranged on the outer peripheral side of the top foil and elastically supporting the top foil; a housing that is arranged on the outer peripheral side and supports the bump foil, and the rotating shaft is supported by dynamic pressure of an air film generated in a gap between the rotating shaft and the top foil as the rotating shaft rotates. The top foil is provided with a communication hole that communicates the inside and outside of the top foil, and a valve that opens the communication hole by opening in response to an increase in the dynamic pressure. ing.

同構成によれば、回転軸の回転数の上昇に応じて上記空気膜の動圧が増大すると、当該動圧の増大に応じて弁体が開弁することで連通孔が開放される。これにより、上記動圧がトップフォイルの外周側に逃げるため、上記動圧が増大し過ぎることを抑制できる。これにより、上記隙間が大きくなり過ぎることを抑制できることから、回転軸の振れ回りを抑制できる。したがって、回転軸を安定して支持することのできる回転数の上限値を高めることができる。 According to this configuration, when the dynamic pressure of the air film increases as the rotational speed of the rotating shaft increases, the valve element opens in response to the increase in dynamic pressure, thereby opening the communication hole. As a result, since the dynamic pressure escapes to the outer peripheral side of the top foil, it is possible to prevent the dynamic pressure from increasing excessively. As a result, it is possible to prevent the gap from becoming too large, thereby suppressing whirling of the rotating shaft. Therefore, it is possible to increase the upper limit of the rotational speed at which the rotating shaft can be stably supported.

動圧軸受の一実施形態について、回転軸、トップフォイル、バンプフォイル及びハウジングを互いに離間して示す分解斜視図。1 is an exploded perspective view showing a rotating shaft, a top foil, a bump foil and a housing separated from each other for one embodiment of a hydrodynamic bearing; FIG. 回転軸が回転していない状態における動圧軸受の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the hydrodynamic bearing in a state where the rotating shaft is not rotating; トップフォイルが拡大している状態における動圧軸受の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the hydrodynamic bearing with the top foil expanded. トップフォイルがバンプフォイルに当接している状態における動圧軸受の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the hydrodynamic bearing in a state where the top foil is in contact with the bump foil; 弁を中心とした動圧軸受の拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the dynamic pressure bearing centering on the valve; 第1変更例の動圧軸受の拡大断面図。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a hydrodynamic bearing according to a first modification; 第2変更例の動圧軸受の斜視図。The perspective view of the hydrodynamic bearing of the 2nd modification.

以下、図1~図5を参照して、動圧軸受の一実施形態について説明する。
図1に示すように、動圧軸受10は、回転軸50の外周側に配置された筒状のトップフォイル20と、トップフォイル20の外周側であって、トップフォイル20の軸線方向に互いに間隔をおいて配置され、トップフォイル20を弾性支持する複数のバンプフォイル30とを備えている。本実施形態では、2つのバンプフォイル30が設けられている。
An embodiment of a hydrodynamic bearing will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.
As shown in FIG. 1 , the dynamic pressure bearing 10 includes a cylindrical top foil 20 arranged on the outer peripheral side of the rotating shaft 50 and a cylindrical top foil 20 arranged on the outer peripheral side of the top foil 20 and spaced apart from each other in the axial direction of the top foil 20 . and a plurality of bump foils 30 arranged at intervals and elastically supporting the top foil 20. - 特許庁In this embodiment, two bump foils 30 are provided.

各バンプフォイル30の外周側には、各バンプフォイル30の外周面を支持する円筒状のハウジング40が設けられている。本実施形態の動圧軸受10は、回転軸50の回転に伴って回転軸50とトップフォイル20との隙間に発生する空気膜の動圧によって、回転軸50を非接触状態でラジアル方向に支持するものである。 A cylindrical housing 40 that supports the outer peripheral surface of each bump foil 30 is provided on the outer peripheral side of each bump foil 30 . The dynamic pressure bearing 10 of the present embodiment radially supports the rotating shaft 50 in a non-contact state by the dynamic pressure of the air film generated in the gap between the rotating shaft 50 and the top foil 20 as the rotating shaft 50 rotates. It is something to do.

本実施形態における回転軸50の回転方向は、図2における時計回りの方向である。なお、以降において、回転軸50の回転方向を回転方向Xと称する。また、トップフォイル20の中心軸線Cが延びる方向を軸線方向と称し、中心軸線Cを中心とする周方向を単に周方向と称する。 The rotation direction of the rotating shaft 50 in this embodiment is the clockwise direction in FIG. In addition, henceforth, the rotation direction of the rotating shaft 50 is called the rotation direction X. As shown in FIG. Further, the direction in which the central axis C of the top foil 20 extends is called the axial direction, and the circumferential direction around the central axis C is simply called the circumferential direction.

<トップフォイル20>
図1及び図2に示すように、トップフォイル20は、例えばステンレス鋼などの可撓性を有する金属板材を筒状に丸めることにより形成されている。トップフォイル20の周方向における一端及び他端には、保持端21及び自由端22がそれぞれ設けられている。保持端21は、外周側に向かって突出するとともに、ハウジング40の内周面に形成された凹溝41内に挿入されて保持されている。自由端22は、周方向において保持端21との間に隙間を有している。トップフォイル20は、全体として略円筒状をなしている。回転軸50の非回転時において、回転軸50の外周面と、トップフォイル20の内周面とは当接している。
<Top foil 20>
As shown in FIGS. 1 and 2, the top foil 20 is formed by rolling a flexible metal plate material such as stainless steel into a cylindrical shape. A holding end 21 and a free end 22 are provided at one end and the other end of the top foil 20 in the circumferential direction, respectively. The holding end 21 protrudes toward the outer peripheral side and is held by being inserted into a concave groove 41 formed in the inner peripheral surface of the housing 40 . The free end 22 has a gap with the holding end 21 in the circumferential direction. The top foil 20 has a substantially cylindrical shape as a whole. When the rotating shaft 50 is not rotating, the outer peripheral surface of the rotating shaft 50 and the inner peripheral surface of the top foil 20 are in contact with each other.

トップフォイル20には、トップフォイル20の内外を連通する連通孔24と、連通孔24を閉鎖及び開放する弁体25とを有する複数の弁23が設けられている。弁体25は、連通孔24を閉鎖する一方、上記空気膜の動圧の増大に応じて開弁することで連通孔24を開放する。本実施形態では、3つの弁23が周方向に互いに間隔をおいて設けられている。 The top foil 20 is provided with a plurality of valves 23 each having a communicating hole 24 for communicating the inside and outside of the top foil 20 and a valve body 25 for closing and opening the communicating hole 24 . The valve body 25 closes the communication hole 24 and opens the communication hole 24 by opening the valve in response to an increase in the dynamic pressure of the air film. In this embodiment, three valves 23 are circumferentially spaced from each other.

各弁23は、トップフォイル20のうち軸線方向における各バンプフォイル30の間の部分に設けられている。各弁23のうち、1つの弁23は、トップフォイル20の中心軸線Cを挟んで保持端21とは反対側の部分に設けられている。 Each valve 23 is provided in a portion of the top foil 20 between the bump foils 30 in the axial direction. One of the valves 23 is provided on the opposite side of the holding end 21 across the central axis C of the top foil 20 .

弁体25は、トップフォイル20に形成された切片である。したがって、弁体25は、トップフォイル20と一体に形成されている。弁体25は、周方向においてトップフォイル20に沿って自由端22側から保持端21側に向かって延びている。すなわち、弁体25は、回転方向Xの後側から前側に向かって延びている。なお、弁体25の幅、すなわち、軸線方向における長さは周方向において一定である。 The valve body 25 is a segment formed in the top foil 20 . Therefore, the valve body 25 is formed integrally with the top foil 20 . The valve body 25 extends from the free end 22 side toward the holding end 21 side along the top foil 20 in the circumferential direction. That is, the valve body 25 extends from the rear side in the rotation direction X toward the front side. The width of the valve body 25, that is, the length in the axial direction is constant in the circumferential direction.

弁体25は、上記空気膜の動圧が所定の動圧になるまでは、連通孔24を閉鎖している。このとき、弁体25の軸線方向における両端縁と、連通孔24の縁との間には、周方向に沿って延びる微少な切り込みが形成されている。また、弁体25の周方向における保持端21側の縁、すなわち先端縁と、連通孔24の縁との間には、軸線方向に沿って延びる微少な切り込みが形成されている。 The valve body 25 closes the communication hole 24 until the dynamic pressure of the air film reaches a predetermined dynamic pressure. At this time, minute notches extending along the circumferential direction are formed between both axial end edges of the valve body 25 and the edge of the communication hole 24 . Between the edge of the valve body 25 on the side of the holding end 21 in the circumferential direction, that is, the tip edge and the edge of the communication hole 24, a minute notch extending along the axial direction is formed.

以上のことから、弁体25は、弁体25のうち周方向における自由端22側の部分を起点としてトップフォイル20の外周側に変形して開弁する。
<バンプフォイル30>
バンプフォイル30は、例えばステンレス鋼などの可撓性を有する金属板材を筒状に丸めることにより形成されている。バンプフォイル30は、周方向に等間隔にて設けられ、内周側に向かって突出した複数の山部33と、互いに隣り合う山部33の間に1つずつ設けられた谷部34とを有している。各山部33の軸線方向に直交する断面形状は半円形状をなしている。各谷部34の軸線方向に直交する断面形状は、ハウジング40の内周面に沿った円弧状をなしている。
As described above, the valve body 25 opens by deforming toward the outer peripheral side of the top foil 20 starting from the portion of the valve body 25 on the side of the free end 22 in the circumferential direction.
<Bump foil 30>
The bump foil 30 is formed by rolling a flexible metal plate material such as stainless steel into a cylindrical shape. The bump foil 30 is provided at regular intervals in the circumferential direction, and has a plurality of peaks 33 protruding toward the inner periphery, and valleys 34 provided between the peaks 33 adjacent to each other. have. The cross-sectional shape of each peak 33 perpendicular to the axial direction is semicircular. A cross-sectional shape of each trough 34 perpendicular to the axial direction is an arc along the inner peripheral surface of the housing 40 .

バンプフォイル30の各山部33がトップフォイル20の外周面に当接することにより、トップフォイル20が弾性支持されている。
バンプフォイル30の周方向における一端及び他端には、保持端31及び自由端32がそれぞれ設けられている。保持端31は、外周側に向かって突出するとともに、トップフォイル20の保持端21に重ね合わされた状態でハウジング40の凹溝41内に挿入されて保持されている。したがって、凹溝41内には、トップフォイル20の保持端21、及びバンプフォイル30の保持端31が重ね合わされた状態で挿入されている。これにより、トップフォイル20、及びバンプフォイル30がハウジング40内において回り止めされた状態で保持されている。自由端32は、周方向において保持端31との間に隙間を有している。なお、自由端32は、1つの谷部34により構成されている。
The top foil 20 is elastically supported by the contact of the peaks 33 of the bump foil 30 with the outer peripheral surface of the top foil 20 .
A retained end 31 and a free end 32 are provided at one end and the other end of the bump foil 30 in the circumferential direction, respectively. The holding end 31 protrudes toward the outer peripheral side and is inserted and held in the recessed groove 41 of the housing 40 while overlapping the holding end 21 of the top foil 20 . Therefore, the holding end 21 of the top foil 20 and the holding end 31 of the bump foil 30 are inserted into the concave groove 41 in an overlapping state. As a result, the top foil 20 and the bump foil 30 are held in the housing 40 in a non-rotating state. The free end 32 has a gap with the holding end 31 in the circumferential direction. In addition, the free end 32 is configured by one valley portion 34 .

本実施形態の作用について説明する。
図2に示すように、回転軸50の非回転時には、回転軸50の外周面とトップフォイル20の内周面とが当接している。このとき、トップフォイル20のうち、中心軸線Cを挟んで保持端21とは反対側の部分は、自重によりバンプフォイル30に当接している。
The operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, when the rotating shaft 50 does not rotate, the outer peripheral surface of the rotating shaft 50 and the inner peripheral surface of the top foil 20 are in contact with each other. At this time, the portion of the top foil 20 on the opposite side of the holding end 21 across the central axis C is in contact with the bump foil 30 due to its own weight.

図3に示すように、回転軸50の回転数が上昇すると、回転軸50の外周面とトップフォイル20の内周面との隙間に発生する空気膜の動圧が高められる。これにより、トップフォイル20が上記動圧により外周側に拡大するため、トップフォイル20の保持端21が、ハウジング40の凹溝41内において外周側に変位する。 As shown in FIG. 3, when the rotational speed of the rotating shaft 50 increases, the dynamic pressure of the air film generated in the gap between the outer peripheral surface of the rotating shaft 50 and the inner peripheral surface of the top foil 20 increases. As a result, the top foil 20 expands toward the outer periphery due to the dynamic pressure, so that the holding end 21 of the top foil 20 is displaced toward the outer periphery within the groove 41 of the housing 40 .

図4に示すように、回転軸50の回転数が更に上昇すると、上記動圧によってトップフォイル20が外周側に拡大することで、トップフォイル20の外周面とバンプフォイル30の各山部33とが当接する。このとき、各山部33は外周側に弾性変形する。これにより、トップフォイル20の外周面には、バンプフォイル30による内周側に向かう押圧力が作用する。また、トップフォイル20の内周面には、上記動圧に基づく外周側に向かう力が作用する。これらの力の釣り合いにより、回転軸50の外周面とトップフォイル20の内周面との隙間が適切に調整される。これにより、回転軸50がトップフォイル20の内周面から浮上した状態、すなわち、非接触状態で回転可能に支持される。 As shown in FIG. 4, when the rotation speed of the rotating shaft 50 further increases, the top foil 20 expands to the outer peripheral side due to the dynamic pressure, so that the outer peripheral surface of the top foil 20 and the peaks 33 of the bump foil 30 abuts. At this time, each peak 33 is elastically deformed toward the outer circumference. As a result, the bump foil 30 exerts a pressing force toward the inner periphery on the outer peripheral surface of the top foil 20 . Further, a force directed toward the outer periphery based on the dynamic pressure acts on the inner peripheral surface of the top foil 20 . Due to the balance of these forces, the clearance between the outer peripheral surface of the rotating shaft 50 and the inner peripheral surface of the top foil 20 is appropriately adjusted. As a result, the rotating shaft 50 is rotatably supported in a state of floating above the inner peripheral surface of the top foil 20, that is, in a non-contact state.

図5に二点鎖線にて示すように、回転軸50の回転数が更に上昇すると、弁体25が開弁することで連通孔24が開放される。これにより、上記動圧がトップフォイル20の外周側に逃げるため、上記動圧が増大し過ぎることを抑制できる。これにより、上記隙間が大きくなり過ぎることを抑制できることから、回転軸50の振れ回りを抑制できる。 As indicated by the two-dot chain line in FIG. 5, when the rotational speed of the rotary shaft 50 further increases, the valve body 25 opens, thereby opening the communication hole 24 . As a result, the dynamic pressure escapes to the outer peripheral side of the top foil 20, so that an excessive increase in the dynamic pressure can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the gap from becoming too large, so that whirling of the rotating shaft 50 can be suppressed.

本実施形態の効果について説明する。
(1)動圧軸受10は、回転軸50の外周側に配置されるトップフォイル20と、トップフォイル20の外周側に配置され、トップフォイル20を弾性支持するバンプフォイル30と、バンプフォイル30の外周側に配置され、バンプフォイル30を支持するハウジング40とを備える。トップフォイル20には、トップフォイル20の内外を連通する連通孔24、及び回転軸50とトップフォイル20との隙間に発生する空気膜の動圧の増大に応じて開弁することで連通孔24を開放する弁体25を有する弁23が設けられている。
Effects of the present embodiment will be described.
(1) The dynamic pressure bearing 10 includes a top foil 20 arranged on the outer peripheral side of the rotating shaft 50, a bump foil 30 arranged on the outer peripheral side of the top foil 20 and elastically supporting the top foil 20, and the bump foil 30. and a housing 40 arranged on the outer peripheral side and supporting the bump foil 30 . The top foil 20 has a communication hole 24 that communicates the inside and outside of the top foil 20, and the communication hole 24 that opens according to an increase in the dynamic pressure of the air film generated in the gap between the rotating shaft 50 and the top foil 20. A valve 23 having a valve body 25 for opening the is provided.

こうした構成によれば、上記作用を奏することから、回転軸50を安定して支持することのできる回転数の上限値を高めることができる。
(2)弁23は、トップフォイル20のうち中心軸線Cを挟んで保持端21とは反対側の部分に設けられている。
According to such a configuration, the upper limit of the number of revolutions at which the rotating shaft 50 can be stably supported can be increased.
(2) The valve 23 is provided at a portion of the top foil 20 opposite to the holding end 21 across the central axis C. As shown in FIG.

空気膜の動圧は、トップフォイル20のうち中心軸線Cを挟んで保持端21とは反対側の部分において最大となる。
上記構成によれば、トップフォイル20のうち上記動圧が最大となる部分に弁23が設けられているため、当該部分において動圧が過度に増大することを抑制できる。これにより、上記隙間が過度に増大すること、ひいては回転軸50の振れ周りを効果的に抑制できる。
The dynamic pressure of the air film is maximized at a portion of the top foil 20 on the opposite side of the holding end 21 across the central axis C.
According to the above configuration, since the valve 23 is provided in the portion of the top foil 20 where the dynamic pressure is maximum, it is possible to suppress an excessive increase in the dynamic pressure in that portion. As a result, it is possible to effectively suppress the excessive increase in the gap and, in turn, the wobbling of the rotating shaft 50 .

(3)複数の弁23が、トップフォイル20の周方向に互いに間隔をおいて設けられている。
こうした構成によれば、トップフォイル20の周方向における広い範囲で空気膜の動圧が過度に増大することを抑制できる。これにより、上記隙間が過度に増大すること、ひいては回転軸50の振れ回りを効果的に抑制できる。
(3) A plurality of valves 23 are spaced apart from each other in the circumferential direction of the top foil 20 .
According to such a configuration, it is possible to suppress an excessive increase in the dynamic pressure of the air film over a wide range in the circumferential direction of the top foil 20 . As a result, it is possible to effectively suppress the excessive increase in the gap and the whirling of the rotating shaft 50 .

(4)弁体25は、トップフォイル20に形成された切片である。
こうした構成によれば、トップフォイル20に切り込みを形成することで連通孔24及び弁体25が同時に形成される。このため、弁体25がトップフォイル20とは別体として形成される場合に比べて、トップフォイル20、ひいては動圧軸受10の構成を簡単にすることができる。
(4) The valve body 25 is a segment formed on the top foil 20 .
According to such a configuration, the communication hole 24 and the valve body 25 are formed at the same time by forming the cut in the top foil 20 . Therefore, compared to the case where the valve body 25 is formed separately from the top foil 20, the configuration of the top foil 20 and, in turn, the dynamic pressure bearing 10 can be simplified.

(5)弁体25は、弁体25のうち周方向における自由端22側の部分を起点としてトップフォイル20の外周側に変形して開弁する。
動圧軸受10において、回転軸50は、周方向においてトップフォイル20に沿って自由端22側から保持端21側に向かって回転する。このため、回転軸50とトップフォイル20との隙間に流入する空気は、上記周方向においてトップフォイル20に沿って自由端22側から保持端21側に向かって流れる。これにより、弁体25の周方向における自由端22側の部分よりも保持端21側の部分に対して空気膜の動圧が作用しやすくなる。
(5) The valve body 25 is opened by deforming toward the outer peripheral side of the top foil 20 starting from the portion of the valve body 25 on the free end 22 side in the circumferential direction.
In the hydrodynamic bearing 10, the rotating shaft 50 rotates along the top foil 20 in the circumferential direction from the free end 22 side toward the holding end 21 side. Therefore, the air flowing into the gap between the rotating shaft 50 and the top foil 20 flows from the free end 22 side toward the holding end 21 side along the top foil 20 in the circumferential direction. This makes it easier for the dynamic pressure of the air film to act on the portion of the valve body 25 closer to the holding end 21 than to the portion closer to the free end 22 in the circumferential direction.

上記構成によれば、空気膜の動圧が弁体25の先端側に対して作用しやすくなる。これにより、弁体25がトップフォイル20の外周側に向かって変形しやすくなり、弁体25を円滑に開弁させることができる。 According to the above configuration, the dynamic pressure of the air film tends to act on the tip side of the valve body 25 . As a result, the valve body 25 can be easily deformed toward the outer peripheral side of the top foil 20, and the valve body 25 can be smoothly opened.

(6)トップフォイル20の外周側には、複数のバンプフォイル30がトップフォイル20の軸線方向に互いに間隔をおいて配置されている。弁23は、トップフォイル20のうち軸線方向における各バンプフォイル30の間の部分に設けられている。 (6) A plurality of bump foils 30 are arranged on the outer peripheral side of the top foil 20 at intervals in the axial direction of the top foil 20 . The valves 23 are provided in portions of the top foil 20 between the bump foils 30 in the axial direction.

こうした構成によれば、トップフォイル20の外周側に、複数のバンプフォイル30がトップフォイル20の軸線方向に互いに間隔をおいて配置されている。そして、トップフォイル20のうち軸線方向における各バンプフォイル30の間の部分に弁23が設けられている。このため、弁体25が開弁する際にバンプフォイル30に干渉しないことから、バンプフォイル30とは無関係に弁23の形成範囲を周方向において拡大することができる。これにより、上記空気膜の動圧による弁23の開度を調整することができる。 According to such a configuration, a plurality of bump foils 30 are arranged on the outer peripheral side of the top foil 20 at intervals in the axial direction of the top foil 20 . A valve 23 is provided in a portion of the top foil 20 between the bump foils 30 in the axial direction. Therefore, since the valve element 25 does not interfere with the bump foil 30 when the valve is opened, the formation range of the valve 23 can be expanded in the circumferential direction independently of the bump foil 30 . Thereby, the opening degree of the valve 23 can be adjusted by the dynamic pressure of the air film.

<変更例>
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
<Change example>
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.

なお、以下の図6及び図7に示す第1変更例及び第2変更例において、上記実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すとともに、対応する構成については「100」及び「200」を加算した符号を付すことにより、重複した説明を省略する。 In addition, in the first modification and the second modification shown in FIGS. 6 and 7 below, the same configurations as in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the corresponding configurations are denoted by "100" and "200". ” is added to omit redundant description.

・トップフォイル20の外周側に3つ以上のバンプフォイル30を軸線方向に互いに間隔をおいて配置することもできる。
・図6に示すように、トップフォイル120の外周側に、トップフォイル120の軸線方向の長さと同一の長さを有する1つのバンプフォイル130を配置するとともに、周方向におけるバンプフォイル130の山部133同士の間に弁123を設けることもできる。
- It is also possible to arrange three or more bump foils 30 on the outer peripheral side of the top foil 20 at intervals in the axial direction.
・As shown in FIG. 6, one bump foil 130 having the same length as the axial length of the top foil 120 is arranged on the outer peripheral side of the top foil 120, and the peak portion of the bump foil 130 in the circumferential direction A valve 123 can also be provided between 133 .

・弁体25は、周方向においてトップフォイル20に沿って保持端21側から自由端22側に向かって延びるものであってもよい。この場合、弁体25は、トップフォイル20のうち連通孔24よりも保持端21側の部分を起点としてトップフォイル20の外周側に変形して開弁する。 - The valve body 25 may extend along the top foil 20 in the circumferential direction from the holding end 21 side toward the free end 22 side. In this case, the valve element 25 is deformed toward the outer periphery of the top foil 20 from the portion of the top foil 20 closer to the holding end 21 than the communication hole 24 to open the valve.

・弁は、1つの連通孔24における保持端21側の縁部及び自由端22側の縁部をそれぞれ起点とするとともに、先端部同士が突き合わされる一対の弁体を有するものであってもよい。 The valve may have a pair of valve bodies whose starting points are the edge on the holding end 21 side and the edge on the free end 22 side of one communication hole 24, and whose tips are butted against each other. good.

・弁体25は、軸線方向における一方側から他方側に向かって延びるものであってもよいし、軸線方向における他方側から一方側に向かって延びるものであってもよい。
・本実施形態では、弁体25はトップフォイル20と一体に形成されるものであったが、トップフォイル20とは別体であって、連通孔24を閉鎖及び開放する弁体を採用することもできる。この場合、上記弁体は、連通孔24よりも周方向における自由端22側の部分を起点としてトップフォイル20の外周側に変形するものであってもよい。
- The valve body 25 may extend from one side to the other side in the axial direction, or may extend from the other side to the one side in the axial direction.
- In this embodiment, the valve body 25 is formed integrally with the top foil 20, but a valve body that is separate from the top foil 20 and closes and opens the communication hole 24 may be adopted. can also In this case, the valve body may deform toward the outer circumference of the top foil 20 starting from a portion closer to the free end 22 in the circumferential direction than the communication hole 24 .

・弁23の数や、形成位置は適宜変更することができる。
・弁体25の幅、すなわち、軸線方向における長さは先端側ほど大きくなっていてもよいし、先端側ほど小さくなっていてもよい。
- The number of valves 23 and the formation position can be changed as appropriate.
- The width of the valve body 25, that is, the length in the axial direction, may increase toward the distal end side, or may decrease toward the distal end side.

・弁23は、トップフォイル20の中心軸線Cを挟んで保持端21とは反対側の部分に設けられていなくてもよい。
・図7に示すように、トップフォイル220は、軸線方向に互いに間隔をおいて設けられた複数の弁223を有するものであってもよい。特に、軸線方向に互いに間隔をおいて形成された複数のヘリンボーン溝251を有する回転軸250を支持する場合には、上記ヘリンボーン溝251の頂部252に対応する部分に各弁223を設けることが好ましい。本変更例では、各ヘリンボーン溝251の頂部252に対応する部分において、3つの弁223が周方向に互いに間隔をおいて設けられている。したがって、本変更例では、都合6つの弁223が設けられている。こうした構成によれば、回転軸250とトップフォイル220との隙間において動圧が最も高くなる頂部252にて、上記動圧が過度に増大することを抑制できる。したがって、回転軸250を安定して支持することができる。
- The valve 23 may not be provided on the opposite side of the holding end 21 across the central axis C of the top foil 20 .
• As shown in Figure 7, the top foil 220 may have a plurality of valves 223 axially spaced from each other. In particular, when supporting a rotating shaft 250 having a plurality of herringbone grooves 251 formed at intervals in the axial direction, it is preferable to provide each valve 223 at a portion corresponding to the top 252 of the herringbone groove 251. . In this modification, three valves 223 are circumferentially spaced from each other in the portion corresponding to the top 252 of each herringbone groove 251 . Therefore, in this modified example, a total of six valves 223 are provided. According to such a configuration, it is possible to suppress an excessive increase in the dynamic pressure at the top portion 252 where the dynamic pressure is highest in the gap between the rotating shaft 250 and the top foil 220 . Therefore, the rotating shaft 250 can be stably supported.

10…動圧軸受、20…トップフォイル、21…保持端、22…自由端、23…弁、24…連通孔、25…弁体、30…バンプフォイル、31…保持端、32…自由端、33…山部、34…谷部、40…ハウジング、41…凹溝、50…回転軸、120…トップフォイル、123…弁、130…バンプフォイル、133…山部、134…谷部、220…トップフォイル、223…弁、250…回転軸、251…ヘリンボーン溝、252…頂部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Dynamic pressure bearing, 20... Top foil, 21... Holding end, 22... Free end, 23... Valve, 24... Communication hole, 25... Valve body, 30... Bump foil, 31... Holding end, 32... Free end, DESCRIPTION OF SYMBOLS 33... Peak part 34... Valley part 40... Housing 41... Groove 50... Rotating shaft 120... Top foil 123... Valve 130... Bump foil 133... Peak part 134... Valley part 220... Top foil, 223...valve, 250...rotating shaft, 251...herringbone groove, 252...top.

Claims (6)

回転軸の外周側に配置されるトップフォイルと、
前記トップフォイルの外周側に配置され、前記トップフォイルを弾性支持するバンプフォイルと、
前記バンプフォイルの外周側に配置され、前記バンプフォイルを支持するハウジングと、を備え、
前記回転軸の回転に伴って前記回転軸と前記トップフォイルとの隙間に発生する空気膜の動圧によって前記回転軸を支持する動圧軸受において、
前記トップフォイルには、前記トップフォイルの内外を連通する連通孔と、前記連通孔を覆う弁体と、を有する弁が設けられており、
前記弁体は、前記トップフォイルに形成された切片であり、前記切片が揺動することにより変形して開弁及び閉弁するものであり、
前記弁体の開度は、前記動圧の増大に応じて大きくなる一方、前記動圧の減少に応じて小さくなる、
動圧軸受。
A top foil arranged on the outer peripheral side of the rotating shaft;
a bump foil disposed on the outer peripheral side of the top foil and elastically supporting the top foil;
a housing arranged on the outer peripheral side of the bump foil and supporting the bump foil;
A dynamic pressure bearing that supports the rotating shaft by dynamic pressure of an air film generated in a gap between the rotating shaft and the top foil as the rotating shaft rotates,
The top foil is provided with a valve having a communication hole communicating between the inside and outside of the top foil and a valve body covering the communication hole,
The valve body is a piece formed on the top foil, and is deformed by rocking the piece to open and close the valve,
The degree of opening of the valve body increases as the dynamic pressure increases, and decreases as the dynamic pressure decreases.
hydrodynamic bearing.
回転軸の外周側に配置されるトップフォイルと、
前記トップフォイルの外周側に配置され、前記トップフォイルを弾性支持するバンプフォイルと、
前記バンプフォイルの外周側に配置され、前記バンプフォイルを支持するハウジングと、を備え、
前記回転軸の回転に伴って前記回転軸と前記トップフォイルとの隙間に発生する空気膜の動圧によって前記回転軸を支持する動圧軸受において、
前記トップフォイルには、前記トップフォイルの内外を連通する連通孔と、前記連通孔を覆う弁体と、を有する弁が設けられており、
前記トップフォイルは、その周方向における一端及び他端に前記ハウジングの内周面に保持される保持端及び自由端がそれぞれ設けられており、
前記弁体は、前記弁体のうち前記周方向における前記トップフォイルの自由端側の部分を起点として前記トップフォイルの外周側に変形して開弁し、前記開弁した状態から前記トップフォイルの内周側に変形して閉弁するものであり、
前記弁体の開度は、前記動圧の増大に応じて大きくなる一方、前記動圧の減少に応じて小さくなる、
動圧軸受。
A top foil arranged on the outer peripheral side of the rotating shaft;
a bump foil disposed on the outer peripheral side of the top foil and elastically supporting the top foil;
a housing arranged on the outer peripheral side of the bump foil and supporting the bump foil;
A dynamic pressure bearing that supports the rotating shaft by dynamic pressure of an air film generated in a gap between the rotating shaft and the top foil as the rotating shaft rotates,
The top foil is provided with a valve having a communication hole communicating between the inside and outside of the top foil and a valve body covering the communication hole,
The top foil is provided with a holding end and a free end held on the inner peripheral surface of the housing at one end and the other end in the circumferential direction, respectively,
The valve body is deformed toward the outer peripheral side of the top foil with a portion of the valve body on the free end side of the top foil in the circumferential direction as a starting point, and the valve is opened from the open state. It deforms to the inner peripheral side and closes,
The degree of opening of the valve body increases as the dynamic pressure increases, and decreases as the dynamic pressure decreases.
hydrodynamic bearing.
前記弁体は、前記トップフォイルに形成された切片である、
請求項に記載の動圧軸受。
wherein the valve body is a segment formed on the top foil;
The hydrodynamic bearing according to claim 2 .
前記トップフォイルの周方向における一端には、前記ハウジングの内周面に保持される保持端が設けられており、
前記弁は、前記トップフォイルのうち前記トップフォイルの中心軸線を挟んで前記保持端とは反対側の部分に設けられている、
請求項1~3のいずれか一項に記載の動圧軸受。
One end of the top foil in the circumferential direction is provided with a holding end held on the inner peripheral surface of the housing,
The valve is provided in a portion of the top foil on the opposite side of the holding end across the central axis of the top foil,
The hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 3 .
複数の前記弁が、前記トップフォイルの周方向に互いに間隔をおいて設けられている、
請求項1~4のいずれか一項に記載の動圧軸受。
a plurality of said valves are spaced from each other in the circumferential direction of said top foil;
The hydrodynamic bearing according to any one of claims 1-4 .
前記トップフォイルの外周側には、複数の前記バンプフォイルが前記トップフォイルの軸線方向に互いに間隔をおいて配置されており、
前記弁は、前記トップフォイルのうち前記軸線方向における前記バンプフォイルの各々の間の部分に設けられている、
請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の動圧軸受。
A plurality of the bump foils are arranged on the outer peripheral side of the top foil at intervals in the axial direction of the top foil,
The valve is provided in a portion of the top foil between each of the bump foils in the axial direction.
The hydrodynamic bearing according to any one of claims 1 to 5.
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